工程测量8地形图的测绘与应用文档格式.docx
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如1:
1000的直线比例尺,取2cm为基本单位,每基本单位所代表的实地长度为20m。
图示比例尺标注在图纸的下方,便于用分规直接在图上量取直线段的水平距离,且可以抵消图纸伸缩的影响。
二、地形图分类(按比例尺)
通常把1:
500、1:
1000、1:
2000、1:
5000、1:
10000比例尺的地形图称为大比例尺图;
1:
2.5万、1:
5万、1:
10万比例尺的地形图称为中小比例尺图;
20万、1:
50万、1:
100万比例尺的地形图称为小比例尺图。
三、比例尺的精度
相当于图上0.1mm的实地水平距离称为比例尺的精度。
比例尺
1:
500
1000
2000
5000
10000
比例尺精度
0.05m
0.1m
0.2m
0.5m
1m
四、地形图的分幅与编号
各种比例尺的地形图应进行统一的分幅和编号,以便进行测图、管理和使用。
地形图分幅方法分为两类,一类是按经纬线分幅的梯形分幅法,另一类是按坐标格网分幅的矩形分幅法。
(一)梯形分幅与编号
1)1:
100万比例尺图的分幅与编号
按国际上的规定,1:
100万的世界地图实行统一的分幅和编号。
即自赤道向北或向南分别按纬差4°
分成横列,各列依次用A、B、…、V表示。
自经度180°
开始起算,自西向东按经差6°
分成纵行,各行依次用1、2、…、60表示。
每一幅图的编号由其所在的"
横列一纵行"
的代号组成。
例如某地的经度为东经117°
54'
18″,纬度为北纬39°
56'
12″,则其所在的1:
100万比例尺图的图号为J-50。
2)1:
50万、1:
25万、1:
10万比例尺图的分幅和编号
在1:
100万的基础上,按经差3°
、纬差2°
将一幅地形图分成四幅1:
50万地形图,依次用A、B、C、D表示。
将一幅1:
100万的地形图按照经差1°
30'
纬差1°
分成16幅1:
25万地形图,依次用[1]、[2]、……[16]表示。
100万的图,按经差30'
,纬差20'
分为144幅1:
10万的图,依次用1、2、……、144表示。
3)1:
5万和1:
2.5万比例尺图的分幅和编号
这两种比例尺图的分幅编号都是以1:
10万比例尺图为基础的,每幅1:
10万的图,划分成4幅1:
5万的图,分别在1:
10万的图号后写上各自的代号A、B、C、D。
每幅1:
5万的图又可分为4幅1:
2.5万的图,分别以1、2、3、4编号。
4)1:
10000和1:
5000比例尺图的分幅编号
1:
5000比例尺图的分幅编号也是在1:
10万比例尺图的基础上进行的。
10万的图分为64幅1:
10000的图,分别以
(1)、
(2)、…(64)表示。
10000的图分为4幅1:
5000的图,分别在1:
10000的图号后面写上各自的代号a、b、c、d。
(二)矩形分幅与编号
大比例尺地形图大多采用矩形分幅法,它是按统一的直角坐标格网划分的。
采用矩形分幅时,大比例尺地形图的编号,一般采用图幅西南角坐标公里数编号法。
编号时,比例尺为1:
500地形图,坐标值取至0.01Km,而1:
1000、1:
2000地形图取至0.1Km。
1、地物符号
地面上的地物和地貌,按国家测绘总局颁发的《地形图图式》中规定的符号描绘于图上。
2、比例符号
地物的形状和大小均按测图比例尺缩小,并用规定的符号描绘在图纸上,这种符号称为比例符号。
如湖泊、稻田和房屋等,都采用比例符号绘制。
3、非比例符号
有些地物,如导线点、水准点和消火栓等,轮廓较小,无法将其形状和大小按比例缩绘到图上,而采用相应的规定符号表示在该地物的中心位置上,这种符号称为非比例符号。
非比例符号均按直立方向描绘,即与南图廓垂直。
非比例符号的中心位置与该地物实地的中心位置关系,随各种不同的地物而异,在测图和用图时应注意下列几点:
①规则的几何图形符号,如圆形、正方形、三角形等,以图形几何中心点为实地地物的中心位置;
②底部为直角形的符号,如独立树、路标等,以符号的直角顶点为实地地物的中心位置;
③宽底符号,如烟囱、岗亭等,以符号底部中心为实地地物的中心位置;
④几种图形组合符号,如路灯、消火栓等,以符号下方图形的几何中心为实地地物的中心位置;
⑤下方无底线的符号,如山洞、窑洞等,以符号下方两端点连线的中心为实地地物的中心位置。
(三)半比例符号
地物的长度可按比例尺缩绘,而宽度不按比例尺缩小表示的符号称为半比例符号。
用半比例符号表示的地物常常是一些带状延伸地物,如铁路、公路、通讯线、管道、垣栅等。
这种符号的中心线,一般表示其实地地物的中心位置,但是城墙和垣棚等,地物中心位置在其符号的底线上。
(四)地物注记
对地物加以说明的文字、数字或特有符号,称为地物注记。
诸如城镇、学校、河流、道路的名称,桥梁的长宽及载重量,江河的流向、流速及深度,道路的去向,森林、果树的类别等,以文字或特定符号加以说明。
五、地貌符号
地貌的概念:
地貌是指地表面的高低起伏形态,是地形图要表示的重要信息之一,地貌的基本形态可以归纳为几种典型地貌:
①山丘;
②洼地;
③山脊;
④山谷;
⑤鞍部;
③绝壁等(典型地貌图)
六、等高线的概念
测量工作中常用等高线来表示地貌。
等高线是地面上高程相同的相邻各点所连接而成的闭合曲线。
水面静止的池塘的水边线,实际上就是一条闭合的等高线。
(一)等高距和等高线平距的概念
相邻等高线之间的高差称为等高距,常以h表示。
在同一幅地形图上,等高距h是相同的。
相邻等高线之间的水平距离称为等高线平距,常以d表示。
h与d的比值就是地面坡度:
i=h/(d·
M)式中:
M为比例尺分母。
坡度i一般以百分率表示,向上为正、向下为负。
因为同一张地形图内等高距h是相同的,所以地面坡度与等高线平距d的大小有关。
等高线平距越小,地面坡度就越大;
平距越大,则坡度越小;
平距相等,则坡度相同。
因此,可以根据地形图上等高线的疏、密来判定地面坡度的缓、陡。
(二)等高线的分类
1、首曲线
在同一幅图上,按规定的基本等高距描绘的等高线称为首曲线,也称基本等高线,它是宽度为0.15mm的细实线。
2、计曲线
凡是高程能被5倍基本等高距整除的等高线,称为计曲线。
为了读图方便,计曲线要加粗(线宽0.3mm)描绘。
3、间曲线和助曲线
当首曲线不能很好地显示地貌的特征时,按二分之一基本等高距描绘的等高线称为间曲线,在图上用长虚线表示。
有时为显示局部地貌的需要,按四分之一基本等高距描绘的等高线,称为助曲线,一般用短虚线表示。
间曲线和助曲线可不闭合。
(三)等高线的特性
为了掌握用等高线表示地貌时的规律性,现将等高线的特性归纳如下:
1、同一条等高线上各点的高程都相同;
2、等高线是闭合的曲线,如果不在本幅图内闭合,则必在图外闭合。
3、除在悬崖和绝壁处外,等高线在图上不能相交,也不能重合。
4、等高线的平距小,表示坡度陡,平距大表示坡度缓,平距相同表示坡度相等。
5、等高线与山脊线、山谷线成正交。
8.2模拟法大比例尺地形图的测绘
一、模拟测图前的准备工作
1、图纸的选用
(1)磅纸(机械制图用的图纸)
(2)聚脂薄膜——透明、不变形、可洗。
坐标格网一般已绘制。
聚酯薄膜是一面打毛的半透明图纸,其厚度约为0.07~0.1mm,伸缩率很小,且坚韧耐湿,沾污后可洗,在图纸上着墨后,可直接晒蓝图。
但聚酯薄膜图纸易燃,有折痕后不能消除,在测图、使用、保管时要多加注意。
2、绘制坐标格网
(1)目的:
在图纸上精确绘制10cm×
10cm的直角坐标格网。
(2)方法分:
1)坐标格网尺法;
2)圆规的对角线法;
3)软件绘制方法。
如:
AutoCAD或CASS软件。
3、格网的检查和注记
在坐标格网绘好以后,应立即进行检查:
首先检查各方格的角点应在一条直线上,偏离不应大于0.2mm;
再检查各个方格的对角线长度应为141.4mm,容许误差为±
0.3mm,图廓对角线长度与理论长度之差的容许误差为±
0.3mm;
若误差超过容许值则应将方格网进行修改或重绘。
坐标格网线的旁边要注记坐标值,每幅图的格网线的坐标是按照图的分幅来确定的。
4、展绘控制点
(1)按分幅规定或实际需要确定图幅左下角坐标。
(2)根据测图比例尺标出对应方格网线坐标。
(3)确定控制点所在方格。
(4)精确确定控制点的位置,并标出"
+"
号。
最后量取相邻控制点之间的距离和已知的距离相比较,作为展绘控制点的检核,其最大误差在图纸上应不超过±
0.3mm,否则控制点应重新展绘。
经检查无误,按图式规定绘出导线点符号,并注上点号和高程,这样就完成了测图前的准备工作。
测地形图分为:
白纸测图(模拟测图)(analogmap)与数字测图(digitalmap)
二、视距测量(stadiameasurement)原理及公式
1、视线水平时
式中:
K——取100,n——上、下丝读数之差,——仪器高,V——中丝读数。
2、视线倾斜时
在已知点A,经视距测量后,可得AB间平距D及B点的高程。
即:
K——取100,n——上、下丝读数之差,α——竖直角,i——仪器高,V——中丝读数。
[例8-1]在A点架设仪器对B点进行观测,读得上下丝读数之差为0.431,竖直角-2°
42′,仪器高1.45m,中丝读数1.211m.求AB间的水平距离和高差。
解:
DAB=100×
0.431×
COS2(-2°
42′)=43.00m
hAB=43×
tg(-2°
42′)+1.45-1.211=-1.789m
三、经纬仪法测图(mappingmethodwiththeodolite)
(一)配置
工具:
经纬仪、图板、塔尺、小钢尺、量角器、三棱尺、计算器、铅笔、橡皮等。
人员:
一般是观测员、记录计算员、绘图员各1人、立尺员2人。
(二)步骤
1、安置仪器:
在控制点A安置经纬仪,量取仪器高。
2、定向:
后视(盘左瞄准)另一控制点B,度盘置0°
00ˊ00"
。
3、立尺:
立尺员把塔尺立到地形、地貌特征点上:
(1)“地物”取“轮廓转折点”;
(2)“地貌”取“地性线上坡度或方向变化点”。
4、观测:
瞄准点1的塔尺,分别读取上、下丝之差、中丝读数、竖盘读数L、水平角β。
5、记录、计算:
记录上述观测值,按视距测量公式计算出点1的水平距离D和高程H。
6、展碎部点:
在图纸上,按β、D,定出点1的位置。
7、绘制地形图(地物和等高线)
(1)地物的描绘——按图式规定。
(2)等高线的勾绘
首先描绘出地性线(山脊线、山谷线),再在相邻碎部点之间,按平距与高差成比例的关系,内插出等高线。
8、地形图的检查、拼接与整饰
(1)检查:
包括图面检查、野外巡视检查及设站检查。
(约占每幅图的10%)。
(2)接边:
当图边的拼接误差小于限差(中误差的2√2倍)时平均配赋--即在两图幅图上各改一半。
为接边方便,一般规定每幅图的图边应测出图幅外1cm。
(3)整饰:
擦掉不必要的点、线、高程、注记等。
使图面整洁、规范。
包括图内、图外整饰。
整饰次序是:
先图内,后图外;
先注记,后符号;
先地物,后地貌。
四、大比例尺数字地形图的测量方法简介
1、工具:
全站仪、棱镜、小钢尺、电子手薄、电脑。
2、方法:
(1)用全站仪采集数据——自动记录在电子手薄中——通过电脑处理,成图。
(2)GPS测量:
观测点的视距、竖直角、水平角读数被电子系统自动记录存盘。
记录内容、记录格式、平距、高差计算等可以编成程序,装入GPS电子系统。
对观测点名、观测点地貌特征可设计按键输入,如按A表示水沟,B表示陡坎等等现场可对道路、水沟、河流、电线、陡崖、冲沟、房屋、地貌分界线等人工绘草图。
内业将外业获取的软盘数据作为入口数据.采用大比例尺数字测图软件成图,根据人工草图对道路、水系、电线、冲沟等等进行编辑,充实、完善。
8.3地形图的基本应用
一、确定图上点的平面坐标与高程
1、平面坐标——用比例尺在图上量取。
2、高程——相邻等高线内插求得。
步骤是:
(1)过待求点M作等高线的正交线与相邻等高线交于P、Q;
(2)图上量出PM和PQ的距离;
(3)计算M点高程。
二、确定图上直线的距离、方向(方位角)、坡度
1、图上直线距离
(1)解析法——量取两点坐标,用距离公式计算。
(2)图解法——用比例尺量取。
2、图上直线的坐标方位角
(1)解析法——量取两点坐标,用坐标反算公式计算出方位角。
(2)图解法——用量角器量出直线方向与x坐标轴的夹角。
3、确定图上直线的坡度
坡度为:
三、按限制的坡度选定最短线路步骤:
按坡度和比例尺计算相邻等高线间的最小平距,有:
D=h/i,再按此距离画弧。
1、已知待选线路的坡度,从图上可读出等高距。
2、计算路线通过相邻等高线的平距D。
3、从起点开始用半径为D的圆弧找出下一个等高线上的点,直至终点。
如图从A-1-2-3-……-7-B。
四、绘制指定方向的纵断面图(profilediagram)
1、沿指定方向量取两相邻等高线间的平距,用一定比例标在横坐标轴上;
2、再按各点的高程以一定比例标在纵坐标轴上。
3、纵坐标高程比例一般比水平比例大5-10倍。
纵断面图的概念:
以所求方向的水平距离为x轴、高程为y轴,按一定比例尺绘制的表示地形变化的图形。
绘制要点:
确定纵横坐标的比例尺得出所求方向上各地形变换点的水平距离。
量算出各地形变换点的高程以水平距离为x轴、高程为y轴绘制各点。
连接各点成断面线。
五、确定汇水面积
计算由山脊线围成的面积。
确定汇水面积的边界线定义:
根据附件山岭的地形情况,确定有多大面积的雨水汇集在某个范围内。
也就是由附近山岭的分水线围成的面积。
8.4图形面积的量算
一、方格纸法——数方格的个数,计算面积。
二、平行线法——分解成梯形,计算面积。
三、解析法
面积公式:
相邻顶点与坐标轴(X或Y)所围成的各梯形面积的代数和。
整理成:
写成以下四种形式的通用公式:
四、求积仪法
特点:
速度快、精度高、操作简便、适合复杂形状。
方法:
沿边线滚动一圈。
1、机械求积仪(mechanicalplanimeter)
2、电子求积仪(electronicplanimeter)
如日本牛方商会的X-PLAN360CⅡ,可量测面积、点的坐标、周长等项目。
其使用:
(1)在折线段,进入点方式,采集始终点,共2点。
(2)在圆弧段,进入圆弧方式,采集始终点及圆弧上一点,共3点。
(3)曲线段,进入连续跟踪进入方式,描绘曲线形状。
8.5平整场地的土方量计算
一、方格法——设计水平场地时的步骤:
1、打格网。
2、内插出格网点的实地高程。
3、计算出格网点的设计高程。
(1)若设计高程由设计单位定出,则无需计算。
(2)填挖方基本平衡时的设计高程
把每一个方格四个顶点的高程相加,除以4,得每一个方格的平均高程;
再把n个方格的平均高程加起来,除以方格数n,得设计高程。
即有:
4、计算各点的填挖高度
h=H地-H设 h正数为挖,负数为填。
用加权平均值的方法计算平均填挖高度。
(1)方法一(用公式:
V=S×
h)
1)根据填挖界线,计算那些4个顶点均为正的各个方格的挖方量。
2)计算那些4个顶点均为负的各个方格的填方量。
3)分别计算填挖界线上4个顶点有正有负的方格的挖方量和填方量。
4)将挖方和填方分别相加,得总挖方和总填方。
(2)方法二(*)
角点:
V=h×
A/4(即角点权的取值为:
0.25)
边点:
2A/4(即边点权的取值为:
0.5)
拐点:
3A/4(即拐点权的取值为:
0.75)
中点:
4A/4(即中点权的取值为:
1)
A——为一方格的面积,再将填方和挖方分开求和∑V,得总填方和总挖方。
二、整理成一定坡度的倾斜面
在场地区域以2cm作平行线,各线上的设计高程一致,在各平行线上确定填挖分界点,连接成填挖分界线,绘制各平行线的填挖断面图,求出各平行线上的填挖面积,求出总填挖量。